火电厂设备安全性在线效果评价研究

2021-03-03毛国明郭洪涛冀平黄寅刘聪朱天宇

中国设备工程 2021年4期

毛国明，郭洪涛，冀平，黄寅，刘聪，朱天宇

（1. 华能国际电力股份有限公司玉环电厂，浙江台州 317600；2. 武汉华中思能科技有限公司，湖北武汉 430074）

当今火电厂设备安全性仍就是传统的人工巡检以及技术人员DCS系统数据监盘实现。面对复杂的现场环境以及海量的数据，完全靠人员的经验，已无法完全解决设备安全性评估问题。而锅炉设备的安全性关系到整个电厂的安全运行，其设备的实时安全性评估已成为火电厂必须面对的安全管理问题。

1 设备安全性评价方法

由于锅炉设备十分复杂，每个设备又有多个运行参数，难以建立统一的模型对其安全性进行评价。本文以华能某1000MW超超临界锅炉机组为例，采用模糊逻辑，并结合锅炉机组的设备树，构建一个表征设备运行安全性的综合指标。

采用树形结构表示锅炉系统和设备，其中，每个叶子节点为可以通过表盘监测的参数，在同一层结构中，各个分支的都设置一个百分比的权重，上一层结点的评价得分由下层各结点的评价得分通过加权计算合成，直到根结点。

锅炉主参数包括：蒸汽压力、蒸汽温度、炉膛负压、火焰强度信号等，其中，蒸汽压力又包含有主蒸汽压力、分离器出口压力、再热蒸汽进口压力和再热蒸汽出口压力，蒸汽温度又包含主蒸汽温度和再热蒸汽温度，负压和火焰强度信号则包含多个测点值。

另外，壁温是监测锅炉安全性的重要指标，大型电站锅炉由于参数水平高，管壁超温在实际运行中经常发生，尤其是屏式过热器、高温过热器等烟温较高的区域，超温极易使管材烧坏或者蠕变损伤而引起爆管事故，因此，为实时监测锅炉金属壁温，锅炉每一个受热面都布置有多个测点，每一种受热面则对应一定的报警温度。

在配煤掺烧下，由于入炉煤量加大，送风量加大，锅炉辅机的安全性主要考虑制粉系统、风烟系统以及输灰和除渣系统。

设炉主参数安全性评价为BS，辅机的安全性评价为AS，壁温安全性评价为WS，锅其权重因子分别为α1、α2和α3，则锅炉机组总体的参数安全性评价St为：

St=α1BS+α2AS+α3WS

St为一个百分制正数，且为一个正指标，其值越大表示锅炉参数的安全性评价越高。

2 安全性评分方法

2.1 实施步骤

步骤1：实时采集火电厂锅炉设备运行信息，包含主设备信息以及辅助设备信息；其中锅炉主设备运行信息包括锅炉金属壁温温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽进口压力、再热蒸汽出口压力、分离器出口压力、炉膛负压值以及火检强度；锅炉辅助设备运行信息，包括制粉系统运行信息、风烟系统运行信息以及其他辅助系统运行信息。

步骤2：对采集而来的有效信息进行时序筛选，并剔除非有效信息。

步骤3：对锅炉设备的权重因数进行设置：根据锅炉设备的不同层级划分，权重因数包含主辅机权重因数、系统权重因数、设备权重因数以及测点权重因数。

步骤4：选择锅炉设备安全性在线评价的方法，分别有线性加权法和区间评分法等两种评分计算模式，为锅炉设备的各测点进行安全性评分提供算法支持。

步骤5：根据已选择的线评价方法（插值法或区间法），对不同层级的锅炉设备的各个测点进行安全性评价打分，最终根据设置好的设备权重因，计算不同设备、系统、主辅机以及锅炉的安全性评价分数。

步骤6：根据不同的评价分数对锅炉设备、系统、主辅机以及锅炉进行安全性评价显示，显示结果可以为百分制，或优良中差显示。

2.2 实际算例

以受热面锅炉处置水冷壁为例计算其安全性评分。利用两种方法分别对锅炉金属壁温中的垂直水冷壁壁温进行安全性评价，首先是线性插值法：

满负荷下锅炉垂直水冷壁的正常运行温度为T0=520℃左右，报警值为525℃，高报值为Tmax=530℃，其安全值到高限值为521～530℃，此时测点温度为T，当T＜521℃时，安全性评分FCZ=Fmax=100；T＞Tmax=530℃时，安全性评分FCZ=Fmin=0；当T介于521～530℃时，安全性评分FCZ=(Fmax-Fmin)·(Tmax-T)/(Tmax-T0)。